Tóm tắt dự án
Beijing Winge Technology Co., Ltd. đã bàn giao hệ thống giám sát khói công nghiệp một kênh chạy trên máy tính biên RK3588 Ubuntu. Mô hình MobileNetV3-Small ONNX dùng ba khung hình để xác định có khói trước; vào ban ngày, giai đoạn thứ hai phân loại khói đen, khói không đen hoặc màu không xác định. Khi điều kiện khói đen duy trì đủ thời gian xác nhận, GPIO MCP2221A xuất mức cảnh báo đã cấu hình.
Phạm vi gồm mô hình, kết nối RTSP, bảng điều khiển web, kiểm thử ảnh và video, triển khai systemd/Nginx, liên kết GPIO, gói ARM64, bản sao quay lui, checksum và hồ sơ xác minh thiết bị. “Khói đen” ở đây là nhãn màu của dự án, không phải cấp Ringelmann, phép đo nồng độ chất ô nhiễm hoặc kết luận pháp lý về khí thải.
Bối cảnh
Khách hàng cần nối một camera công nghiệp với máy RK3588 trong mạng LAN kiểm soát, xem trước liên tục và đánh giá trạng thái khói tại thiết bị. Hệ thống còn phải xuất mức logic cao hoặc thấp trên GP0-GP3 của MCP2221A để tích hợp PLC, rơ-le, đèn hoặc còi.
Công việc bao gồm giải mã video, triển khai ARM64, tự khởi động dịch vụ, cấu hình trên trình duyệt, xử lý lỗi, cách ly đầu ra kiểm thử, bộ cài cho khách hàng và cơ chế quay lui. Môi trường là RK3588, Ubuntu 22.04 ARM64, Nginx, Gunicorn, OpenCV DNN và ONNX.
Phạm vi bàn giao
| Hạng mục | Nội dung |
|---|---|
| Giai đoạn khói | Phân loại MobileNetV3-Small ONNX với ba khung hình |
| Giai đoạn màu | Khói đen, không đen và không xác định vào ban ngày |
| Video | RTSP, HTTP hoặc tệp cục bộ với xem trước MJPEG |
| Bảng web | URL luồng, thuật toán, ngưỡng màu, chân GPIO và mức tác động |
| Kiểm thử | Ảnh, video và tùy chọn liên kết đầu ra MCP2221A |
| Cảnh báo | Chọn GP0-GP3, tác động mức cao hoặc thấp |
| Triển khai | Nginx, Gunicorn, systemd, udev, health check, IP tĩnh và quay lui |
| Tệp giao | Gói ARM64, mô hình, tập lệnh, kiểm thử, tài liệu và SHA-256 |
Kiến trúc kỹ thuật
Chuỗi xử lý: camera hoặc nội dung tải lên → giải mã OpenCV/FFmpeg → phân loại khói ba khung hình → bộ bảo vệ góc nhìn cố định và khung bất thường → phân loại màu ban ngày → xác nhận liên tục → GPIO MCP2221A → trạng thái web và nhật ký.
Thiết bị RK3588 dùng OpenCV DNN để tải ONNX, không cần PyTorch. Nginx cung cấp HTTP trong LAN, còn Gunicorn chỉ nghe tại 127.0.0.1:8000. Chương trình nằm ở /opt/smoke-control, cấu hình tại /var/lib/smoke-control/config.json, và smoke-control.service quản lý tự khởi động.
Quy tắc hai giai đoạn và cảnh báo
Giai đoạn đầu đánh giá ba khung hình liên tiếp. Chỉ khi phát hiện khói mới chạy phân loại màu. Ban ngày hệ thống trả về black_smoke, khói không đen hoặc không xác định. Ban đêm vẫn phát hiện khói nhưng màu là unknown_night, do đó không phát cảnh báo khói đen.
Cảnh báo cần đồng thời: có khói, màu khói đen, độ tin cậy đạt ngưỡng và duy trì đủ thời gian xác nhận. Mốc dự án là hai giây. Kiểm thử tải lên có thể cách ly khỏi GPIO trực tiếp; nếu bật liên kết, mức kiểm thử được giữ rồi hệ thống trở lại điều khiển tự động.
Vấn đề hiện trường và sửa đổi
Góc camera cố định có đồ vật tối, phản xạ kính, cảnh tối tĩnh, ảnh đen, hình nhị phân, màn đen có nhiễu và dải chuyển tối. Dự án bổ sung bảo vệ nền đã xác nhận, cảnh tĩnh có ràng buộc cấu trúc, ảnh đen, hình nhị phân, luồng tĩnh và khung tổng thể quá tối.
Quy tắc tổng thể tối chỉ khớp khi độ xám trung bình không quá 24 và phân vị 99 không quá 50. Quét ngược 1.760 ảnh đọc được cho 0 trường hợp khớp. Mẫu khói đen dương tính tối nhất có trung bình 19,32 nhưng phân vị 99 là 62, nên không bị loại.
Trong video khói đen nền sáng, quy tắc cũ yêu cầu ít nhất 14% điểm tối, trong khi video 37 giây đo được 9,03%–11,38%. Giới hạn mới 8% chỉ áp dụng khi P90 nền từ 250; cảnh tối thông thường không dùng bù này.
Kết quả xác minh
Số liệu sau lấy từ hồ sơ nội bộ ngày 26–29/07/2026 và chỉ áp dụng cho phiên bản, mô hình, mẫu, thiết bị và phương pháp nêu dưới đây; không phải độ chính xác chung cho mọi hiện trường.
| Hạng mục | Kết quả và điều kiện |
|---|---|
| Video khách hàng | 37 giây, 1024×540, 30 FPS, 1110 khung, 74 mẫu mỗi 0,5 giây |
| Kết quả thiết bị | Khói 74/74, ứng viên khói đen 73/74, đạt điều kiện cảnh báo mô phỏng |
| Biên đầu ra | Lần nghiệm thu dùng output_isolated=true, không điều khiển GPIO |
| Hồi quy v1.9.4 | TP 57, FN 8, FP 2, TN 83; không tăng FP so với mốc |
| Kiểm thử v2.0.3 | 70 kiểm thử và 18 kiểm thử con đạt |
| Ảnh tối bất thường | 13 biến thể đen, gần đen, nhiễu, gradient, JPEG và PNG vẫn là không khói |
| Quét ngược | Quy tắc mới khớp 0/1.760 ảnh |
| Ảnh tối trên thiết bị | Ba ảnh nhiễu hoặc gradient không kích hoạt đầu ra liên kết |
| Mẫu khói đen | Độ tin cậy khói 98,53%, màu 99,99%, giữ kết quả dương tính |
| Trạng thái cuối | Sáu mẫu liên tiếp: luồng kết nối, không khói, không cảnh báo, GP0 thấp |
| Toàn vẹn triển khai | SHA-256 của bốn tệp khớp thiết bị; dịch vụ active/enabled |
Kết quả dự án
- Hoàn thiện đường dẫn từ RTSP, suy luận ARM64, quyết định hai giai đoạn đến GPIO.
- Quản lý luồng, thuật toán, ngưỡng, chân và mức tác động trên bảng web.
- Tách rõ kiểm thử nội dung tải lên, giám sát trực tiếp và đầu ra phần cứng.
- Bổ sung hồi quy cho cảnh tối, ảnh đen, hình nhị phân, nhiễu, gradient và khói nền sáng.
- Bàn giao gói, mô hình, tập lệnh, kiểm thử, tài liệu, hash và điểm quay lui.
Tình huống phù hợp
- Nguyên mẫu và xác minh kỹ thuật giám sát khói góc nhìn cố định trong nhà máy.
- Thị giác biên và điều khiển LAN trên thiết bị RK3588 ARM64.
- Chuyển quyết định hình ảnh thành đầu vào PLC, rơ-le, đèn hoặc còi.
- Giám sát một kênh chạy cục bộ, giảm nhu cầu tải video thô lên đám mây.
Giới hạn và rủi ro
Đây không phải thiết bị đo phát thải theo luật. Hệ thống không xuất cấp Ringelmann hoặc nồng độ chất ô nhiễm và không thay thế thử nghiệm môi trường, chứng nhận hoặc kết luận của cơ quan quản lý. Phơi sáng, cân bằng trắng, nén, thời tiết, ánh sáng, nền, góc và khoảng cách ảnh hưởng kết quả màu.
MCP2221A chỉ xuất mức logic, không trực tiếp điều khiển tải dòng lớn. PLC, rơ-le, đèn hoặc còi cần mạch điều khiển hay cách ly quang phù hợp với điện áp, dòng, cách ly và an toàn lỗi, sau đó nghiệm thu điện tại hiện trường.
Bảng điều khiển cơ sở dành cho LAN kiểm soát. Khi mở ra mạng khác cần xác thực, kiểm soát truy cập, HTTPS, bảo vệ thông tin camera và ẩn dữ liệu nhạy cảm trong nhật ký. Trước sản xuất phải cố định tập nghiệm thu và tiêu chí Precision, Recall, báo giả, bỏ sót, phục hồi, chạy dài và khởi động lại.
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống xác định khói đen như thế nào?
Trước tiên phát hiện khói từ ba khung hình, sau đó phân loại màu vào ban ngày. Cả khói, màu đen, ngưỡng tin cậy và thời gian xác nhận đều phải đạt.
Ban đêm có phân loại khói đen không?
Bản giao chỉ phát hiện khói ban đêm và trả unknown_night cho màu. Phân loại màu ban đêm cần dữ liệu và quy tắc nghiệm thu riêng.
Có tương đương giám sát Ringelmann không?
Không. Khói đen là nhãn màu thị giác; hệ thống không đưa ra cấp Ringelmann, nồng độ hạt hay kết quả phát thải pháp lý.
Có thể nối camera và PLC hiện có không?
Cần đánh giá RTSP/HTTP, codec, độ phân giải, FPS, mạng và thông số điện đầu vào PLC. Đầu ra MCP2221A cần điều khiển và cách ly phù hợp.
Thiết bị RK3588 khác có cần xác minh lại không?
Có. Hệ điều hành, OpenCV/FFmpeg, luồng, mạng, nhiệt độ, tải và góc nhìn thay đổi kết quả; phải lặp lại kiểm thử xây dựng, chức năng, báo giả, bỏ sót, đầu ra và chạy dài.
Online
Phone
WeChat
Top